太空電梯

靜止型的概念圖

靜止型

以平衡锤的方式，以離心力抵消總體重量，但平衡锤必需放置於同步轨道之上。

落下的力量依重力與高度：${\displaystyle g=-G\cdot M/r^{2}}$

由於地球的自轉向上的離心力隨高度的增加：${\displaystyle a=\omega ^{2}\cdot r}$

因此相反方向兩者的力量總合為：${\displaystyle g=-G\cdot M/r^{2}+\omega ^{2}\cdot r}$

其中

g是落下的力量（m s⁻²）,

a是離心力（m s⁻²）,

G是引力常數（m³ s⁻² kg⁻¹）

M是地球質量（公斤）

r是從該點到地球中心的距離（公尺）

ω是地球的轉動速度（弧度/秒）

導出公式：${\displaystyle r_{1}=(G\cdot M/\omega ^{2})^{1/3}}$

因此計算出同步轨道在離地心高度約35,786 km處。

高速移動型

又稱「極音速天鉤」，這是美國航太工程師罗伯特·祖布林於1993年發表的，低設置高度，結構體下端在離地高度約100公里處，持續以10－15馬赫高速飛行以維持高度。相較於靜止型需要先運送一定質量的平衡锤到太空，高速移動型具有更低的建造成本。

这个方案旨在建造一部称作空间电梯的运输工具。空间电梯由几个部分组成：

• 平衡锤：平衡锤是一个比较重的物体，放置于同步轨道上方。
• 缆绳：缆绳是一条十分长且结实的绳子，上粗下细，用于连接地面与平衡锤。
• 货舱：货舱用于装载货物，它可以顺着缆绳在空间和近地端基地之间上下移动。
• 近地端基地：由於受到氣候的影響，不便設置於對流層以下，不然會受到颱風或下雨影響到設備的下墜力量。

奈米碳管是可行的材料之一

对于建造在地球上的空间电梯，平衡锤需要位于距离地面約3.6万公里上空，使用3.6万公里长的缆绳与地面连接。

这种缆绳必须十分结实，起初被亞瑟·查理斯·克拉克，於其小說《天堂之泉》中建議由單晶材料建造，但其不宜在地球重力下大量生產，但後來發明的碳纳米管也可以胜任。包括平衡锤和缆绳的质心位于地球同步轨道的高度，同时为了保证整个装置固定，地面基站通常建造在赤道附近，同时应该尽量选择商业飞行较少的区域，以避免飞机与缆绳或货舱相撞，同时缆绳和货舱还必须能够抵御来自风和闪电的袭击。

对于建造在月球上的空间电梯，要求相比地球要低，因为月球重力较小，且没有大气因素影响，自转速度较慢，且为同步自转。这种条件下，平衡锤可以建造在月球和地球的引力中点，即月球的拉格朗日點上。

空间电梯並不是唯一非火箭航天发射方案，其他的方案可以和空间电梯組成一個完整的登天系統。

• 軌道大炮（如質量投射器）
• 登天塔即上文中一個從地球直伸到數十至數百公里高的台，可以在大氣外直接發射航天器。
• 軌道環(宇宙騎士BLADE登場)與太空電梯同級大小，在低軌道上包圍地球圓周上空發射航天器的另類結構。
• 发射环類似軌道環但不需要包圍地球圓周的較小型設計，
• 軌道天鉤即小型化的高速移動型太空電梯。
• 太空纜索